پل وتستون

فهرست مطالب

1-تعریف پل وتستون

2-کار گالوانومتر

3-خطاها

4-محدودیت 

5-حساسیت

پل وتستون

تعریف : دستگاهی که برای اندازه‌گیری حداقل مقاومت به کمک روش مقایسه استفاده‌می‌شود به پل وتستون معروف‌است،بدین ترتیب که، مقدار مقاومت مجهول، با مقایسه آن با مقاومت شناخته‌شده ، تعیین‌می‌شود.

پل وتستون بر اساس اصل انحراف صفر کار می‌کند ،یعنی نسبت مقاومت آنها برابر‌است و هیچ جریانی از گالوانومتر عبور نمی کند.این پل بسیار قابل اعتماد‌است و نتیجه دقیقی‌می‌دهد .

در حالت عادی، پل در وضعیت نامتعادل باقی می‌ماند، یعنی جریان از گالوانومتر عبور می‌کند.هنگامی که جریان صفر از گالوانومتر عبور‌می‌کند،گفته‌می‌شود که ،پل در وضعیت متعادلی قرار دارد. این را می توان با تنظیم مقاومت شناخته‌شده P، Q ،و مقاومت متغیر S انجام داد.

عملکرد پل شبیه پتانسیومتر است.پل وتستون فقط برای تعیین مقاومت متوسط استفاده‌می‌شود. برای اندازه گیری مقاومت بالا از آمپرمتر حساس در مدار استفاده‌می‌شود.

مدار اصلی پل وتستون در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.

پل دارای چهار بازو‌است که شامل دو مقاومت مجهول، یکی مقاومت متغیر و دیگری مقاومت نامعلوم به همراه منبع emf و گالوانومتر است.منبع emf بین نقطه a و b و گالوانومتر بین نقطه c و d متصل‌است. جریان عبوری از گالوانومتر به اختلاف پتانسیل در سراسر آن بستگی‌دارد.

کار گالوانومتر

هنگامی که هیچ جریانی از سیم پیچ عبور نمی کند یا اختلاف پتانسیل در سراسر گالوانومتر صفر‌باشد، پل در وضعیت تعادل قرار‌دارد.این حالت زمانی اتفاق می‌افتد که اختلاف پتانسیل بین a به b و a به d برابر‌باشد و اختلاف پتانسیل بین b به c و c به d ثابت بماند.

جریان وارد‌شده به گالوانومتر به ، I ₁ و I _{2 ، تقسیم می‌شود ،} و مقدار آنها ثابت می‌ماند.شرایط زیر زمانی وجود دارد که جریان عبوری از گالوانومتر صفر‌باشد.

 

پل در حالت متعادل به صورت زیر بیان‌می‌شود جایی که E – emf باتری با جایگزینی مقدار I ₁ و  I₂ در رابطه (1) بدست می‌آوریم.

 

معادله (2) وضعیت تعادل پل  را نشان می‌دهد.

مقدار مقاومت مجهول با کمک رابطه (3) تعیین می‌شود. R مقاومت مجهول است و S بازوی استاندارد پل و P و Q بازوی نسبت پل هستند.

خطاها در پل وتستون

موارد زیر خطاهای پل وتستون است.

1. تفاوت بین مقدار واقعی و علامت سه مقاومت می تواند باعث خطا در اندازه‌گیری شود.
2. گالوانومتر حساسیت کمتری دارد. بنابراین، عدم دقت در نقطه تعادل رخ می‌دهد .
3. مقاومت پل به دلیل خود گرمایشی تغییر می‌کند که باعث ایجاد خطا می‌شود.
4. Emf حرارتی باعث ایجاد مشکل جدی در اندازه گیری مقاومت کم ارزش‌می‌شود.
5. خطای شخصی در گالوانومتر با ثبت مقدار آن یا با یافتن نقطه صفر رخ‌می‌دهد.

خطای ناشی از خودگرم شدن مقاومت را می‌توان با اندازه‌گیری مقاومت در مدت زمان کوتاه به حداقل رساند .اثر حرارتی را نیز می‌توان با اتصال سوئیچ معکوس بین باتری و پل کاهش داد.

محدودیت پل وتستون

اگر پل وتستون نامتعادل باشد، خوانش های نادرستی می‌دهد. این پل مقاومت را از چند اهم تا مگا اهم اندازه‌گیری می‌کند. محدوده بالایی پل را می‌توان ،با کمک emf اعمال شده افزایش داد.

حساسیت پل وتستون

پل وتستون زمانی حساس‌تر‌است که تمام مقاومت‌های آنها برابر باشد، یا نسبت آنها یکسان باشد. حساسیت آنها زمانی کاهش می‌یابد که نسبت آنها کمتر از واحد باشد. کاهش حساسیت باعث کاهش دقت پل می‌شود.

 

لینک های مرتبط

سیگنال مولد

Wheatstone Bridge